裸鼹鼠 编辑

简介
裸鼹鼠裸鼹鼠

裸鼹鼠产于非洲肯尼亚、埃塞俄比亚等地,体小,重不过五六十克。它们在地下掘成复杂的隧道,中央宽阔处是它们的居室。每群裸鼹鼠有一只相当肥硕的王后和几只雄鼠。

工鼠可能受王后尿中外激素的抑制而失去了生殖能力,它们的任务是采集食物(树根、菜根等),天冷时紧靠为王后保温,挖掘隧道等。

所以,裸鼹鼠的社会和昆虫的社会十分相似,裸鼹鼠的这种社会结构在脊椎动物中可说是绝无仅有。这是“趋同进化”的结果。

生活在东非地下的裸鼹鼠早在1842年就已被科学界发现并命名了,但是直到上个世纪80年代被发现是一种奇特的真社会性哺乳动物之后,它才成了动物界中的明星。

物种特征
裸鼹鼠裸鼹鼠

裸鼹鼠其实并不全裸,在它们的身体两侧,从头到尾长着大约40根像猫的胡须一样的长毛。它们并不是皮毛的残余,而是对触觉极其敏感的触须,触动其中任何一根触须,都能让裸鼹鼠把头伸向刺激点。

裸鼹鼠终身生活在黑暗的地下,眼睛派不上用场,就是靠这些触须来辨认方向的:前进时,摆动头部,后退时,则摆动尾巴,都是为了让触须触摸到隧道壁,就像我们在黑暗的地道中用手扶着墙壁走一样。它们的眼睛高度退化,几乎完全丧失了视觉,大脑皮层中负责视觉的区域也大大减小,被改为用于感受触觉了。

裸鼹鼠是变温的冷血动物,在所有非洲鼹形鼠中,裸鼹鼠是体型最小的。裸鼹鼠为什么变成变温动物了呢,保持恒定体温的优势在于生理活动基本不受外界温度变化的影响。

在夜间和比较恶劣的天气都能出来活动,有更多的时间用于觅食和寻偶。不过,裸鼹鼠生活在地下,和天气多变的地面相比,地下冬暖夏凉,温度变化不大,保持恒定体温就不那么重要了。

但是,同样在地下生活的其他十几种非洲鼹形鼠都是恒温的,与裸鼹鼠的习性最接近的达马拉兰鼹鼠也是恒温的。

由于体积小的物体的表面积相对比较大,使得小动物的身体比大动物更容易丧失热量,要保持恒定的体温也就更加困难。

裸鼹鼠的身体体积(也即产热总量)大约是达马拉兰鼹鼠的20%,但是身体表面积却大约是达马拉兰鼹鼠的40%,这样,散热速度就是其2倍。裸鼹鼠如果要像达马拉兰鼹鼠那样维持恒定的体温,就必须以2倍的速度加速产生体热的代谢过程,以增加体热的生产弥补体热的散失。

这就需要大量地摄入食物和氧气。但是裸鼹鼠的食物主要是低能量的块茎,而地下氧气又非常稀薄,为此要付出的代价太高昂了,所以还不如干脆就不再试图去维持恒定体温了,尽量降低基础代谢率节省能量。裸鼹鼠的基础代谢率是所有哺乳动物中最低的,与爬行动物的相当。

生态习性
裸鼹鼠裸鼹鼠

哺乳动物和鸟类是恒温动物,能够让体温保持恒定,不随外界温度的变化而变化。但是裸鼹鼠虽然是哺乳动物,却基本丧失了这一功能。它们和冷血动物一样,主要通过与环境的热交换来调节体温:要升温,就跑到上层的洞穴,紧贴被太阳晒热的墙壁;要降温,就躲到寒冷的底层洞穴。它们有时也通过大家扎堆挤在一起来取暖。它们的皮肤为此变得裸露无毛,因为皮毛不仅不再能起到调节体温的作用,反而会妨碍热交换。

在非洲鼹形鼠中,裸鼹鼠所生活的地区是最热最干旱的,年降雨量平均只有200~400毫米,一年就集中下几天雨。鼹形鼠的主要食物——块茎储存着大量的水分和养分,同样由于体积表面积的比例关系,块茎越大,就越不容易失水干燥,因此干旱地区的植物倾向于制造少量但是大型的块茎,而不是众多的小块茎。越是干旱的地区,块茎会越大,但是数量也越稀少。有的块茎的重量能是裸鼹鼠体重的上千倍,碰巧挖到一个的话,一窝裸鼹鼠一年的口粮就全有了。

但是在地下乱挖地道,刚好碰上块茎的几率极低,而且只有下雨的那几天、土壤比较潮湿时才适宜挖地道,即便如此,挖地道也要耗去大量能量,是静止时的3~5倍。很可能挖了几天地道、精疲力竭了也还一无所获。在如此严酷的条件下,独居的鼹形鼠存活的机会极为渺茫,要提高生存机会,必须组织起来,分头去找食物,有谁碰巧找到了就一起分享。独居的鼹形鼠只生活在比较湿润的地区,而干旱地区的鼹形鼠都是社会性的,这并非偶然。

一群裸鼹鼠分头去找稀少的食物,当然是成员数量越多,找到食物的机会越大。但是成员数量多了,也意味着吃饭的嘴多了,找到的食物又会不够分了。既要增加个体数量,又不增加对食物的总需求量,那就要把每一个成员的饭量减小,也就是说,让它们的身体变小。

所以,进化的结果就是,社会成员的数量增加了,但是体型变小了。一窝裸鼹鼠平均有七、八十只,能多达300只,但是每只工鼠的体重只有大约30克。达马拉兰鼹鼠的体重是裸鼹鼠的5倍,但是一窝成员的数量就少多了,平均有十几只,最多也就40只。

生物学特征
裸鼹鼠裸鼹鼠

裸鼹鼠的触觉特别敏感,它们的皮肤中会不会含有什么特殊成分?实验的结果出乎意料,在裸鼹鼠的皮肤中没有发现多了什么成分,反而少了一种基本的化学物质——“P物质”。

P物质是什么物质呢?它也是意外发现的产物。1931年,英国生理学家戴尔正在研究神经递质的作用(他因此在1936年获得诺贝尔奖)。当时已知的神经递质是乙酰胆碱。戴尔让其研究生冯·欧拉做一个实验,证明小肠释放的乙酰胆碱能刺激小肠的收缩。冯·欧拉发现从兔子的小肠提取出来的溶液的确能引起小肠收缩。

为了证明收缩是由乙酰胆碱引起的,冯·欧拉又加入药物阿托品。阿托品能阻断乙酰胆碱的作用,如果收缩是乙酰胆碱引起的,就会被阿托品抑制住。然而小肠却还在收缩,这就说明在小肠提取液中另外还有一种能刺激小肠收缩的物质。冯·欧拉和实验室的另一名研究人员随后发现这种活性物质在脑组织里最多。他们把它从编号“P”的制剂中提取了出来,又不知道那究竟是什么东西,就把它叫做P物质。这个临时乱叫的名称后来就沿用了下来。

P物质做为一种神经递质,有多项功能,最主要的一项功能是把疼痛信号从周围神经传导到中枢神经,从而在大脑皮层中产生痛觉。既然裸鼹鼠体内没有P物质,是不是就意味着它们对疼痛没感觉了呢?如果我们用手去触摸一个温度在45摄氏度以上的炽热灯泡,就会感到烧痛而立即缩手。在手上涂一些辣椒素再去摸热灯泡的话,反应更厉害。但是裸鼹鼠的脚掌却对热灯泡无动于衷,涂上辣椒素也不起作用。

裸鼹鼠裸鼹鼠

为了证明裸鼹鼠对疼痛的麻木是由于缺乏P物质导致的,帕克等人往裸鼹鼠的脚掌中注射进疱疹病毒。这些疱疹病毒经过了改造,加了能制造P物质的基因。疱疹病毒沿着脚掌里的神经末梢迁移,几天后跑到了脊髓附近的神经细胞中,躲在那里制造P物质。不出所料,这些接受了“基因疗法”的裸鼹鼠有了正常的痛觉,它们的脚掌一碰到热灯泡,立即就缩了回去。

痛觉虽然很讨厌,对动物的生存却是至关重要的,例如,如果我们对热产生的痛失去了知觉,碰到炽热的物体不知道缩手,皮肤就会被烫伤。那么是什么原因让裸鼹鼠丧失了P物质,变得不怕痛了呢?

不怕痛有时也有好处,比如,在战斗中受伤不觉得痛的话,就不会退缩。裸鼹鼠在面对天敌入侵时的确非常勇敢,甚至为了保护集体而不惜牺牲自己,是否就与它们不怕痛有关?不过这种情形毕竟不是经常发生的,值得为此而牺牲痛觉的种种益处吗?

裸鼹鼠也有可能不是为了不怕痛而失去痛觉的,不怕痛可能只是一个副作用。P物质还有其他的功能。其中一个功能是让血管舒张。在特殊的生活环境中,这一功能可能会危及裸鼹鼠的生存。裸鼹鼠动则几十只、上百只挤在一块,又是在地下,呼出的二氧化碳难以扩散,这样,环境中二氧化碳的浓度很高。

在其他哺乳动物中,高浓度的二氧化碳会导致P物质被释放到肺血管中,让肺血管舒张,发展下去就会导致肺水肿、死亡。也许,正是为了能在高浓度二氧化碳的环境中安然生活,裸鼹鼠才丧失了P物质?帕克等人做的实验表明,裸鼹鼠由于没有P物质,对二氧化碳有极强的忍受能力。在二氧化碳浓度达到 15%时,小白鼠就出现了严重的肺水肿,但是二氧化碳浓度增加到50%,裸鼹鼠还没有出现肺水肿的迹象。

为了研究某种蛋白质的功能,有时需要用到“基因剔除技术”,把制造该蛋白质的基因剔除掉,看看动物体内少了这种蛋白质后,会出现什么变化。这项技术的发明者去年获得了诺贝尔奖。不过,不用我们人类费心,裸鼹鼠自己就剔除了P物质,天生就是研究P物质功能的很好材料,可以用它来阐明疼痛机理、发现镇痛方法。基础研究看似无用,但在研究过程中经常会有意外发现。

参考资料